微生物在物質循環中的作用

李斯陶

摘要：生態系統物質循環是在全球范圍內進行的生物化學運動與轉換，實質是將各種元素在地球生物圈中進行循環。物質循環是自然界的特有規律，其中包含了三種角色，生產者、消費者以及分解者，分解者多是異養型微生物，而微生物在有機物礦化中具有重要意義，同時，對于物質循環也有一定的意義。現本文就對微生物在物質循環中的作用淺做分析，以期能夠幫助公眾更好的了解微生物在物質循環中的具體作用。

關鍵詞：微生物；物質循環；作用

物質循環主要分為兩個方面，簡單來講就是生物合成與礦化、分解作用，而微生物就是進行分解作用的執行者。微生物多是以異養型為主，在物質循環中占據分解者的地位，是物質循環的基石。微生物在生物循環中的作用體現主要是通過講解微生物在以下幾種元素中循環的作用：C元素、N元素、P元素以及S元素，因此，本文將通過這幾個方面來對微生物在物質循環中的作用進行整合、分析。

微生物在自然界中的分布十分廣泛，活動能力較強，另外，微生物的種類也是非常可觀的，繁殖能力又強，這些方面就可以很好地保證了微生物在物質循環中基石地位

[1]。一般，微生物多是分解者，從事分解動植物以及微生物的排泄物和尸體等工作，也有一部分微生物以生產者的形式出現，進行化能合成，從而影響物質循環。

一、微生物在碳素循環中的作用

碳素自然界最基本的元素，所有的生物體中都會有碳元素的出現，可以說沒有碳元素就沒有生命。碳素循環主要講的就是二氧化碳的固定與生成，這一過程離不開生產者的光合作用和微生物的化能合成以及分解作用。

二氧化碳的生成涉及到多個方面，生產者、消費者、以及分解者都有參與。生產者在進行光合作用時會釋放大量的二氧化碳，消費者在進行基本的生命活動中也會呼吸生成二氧化碳，，而微生物也會由于呼吸作用生成二氧化碳。此外，二氧化碳的產生途徑還來自于微生物、生產者和消費者的尸體，通過微生物的分解，一部分有機碳化物幸運的被保留，經過時間的積累成為了石油、天然氣、煤炭等化石燃料。另一部分則被分解為二氧化碳重新進入物質循環。

二氧化碳的固定一部分是由綠色植物進行光合作用的暗反應時固定的，另一部分則是由微生物進行固定的，一般，厭氧或是兼性厭氧的微生物進行分解時，會產生甲烷、氫氣、有機酸以及二氧化碳，而好氧或是兼性厭氧微生物會徹底分解得到二氧化碳。

二、微生物在硫素循環中的作用

硫元素在生物界中也是不可或缺的元素，通常是作為一些氨基酸、微生物、輔酶等的成分出現，雖然需要量遠遠不及氮元素，但是其作用卻也是相當大的。

一般，硫元素多以硫化物的形似存在于自然界，硫酸根是最穩定的存在形式，硫酸根會被植物以及微生物還原為有機硫化物，也會通過動物進食微生物、植物來變成有機硫化物。

而那些動植物或是微生物尸體上也會出現有機硫化物，主要是動物皮、毛等一些富含蛋白質的部位、植物某些纖維器官以及微生物的蛋白類經過長時間的腐化便有了硫蛋白的形成

硫素循環主要包括脫硫作用、同化作用、反硫化作用以及硫化作用這幾方面，微生物在這幾方面所起的作用還是很大的。為了能夠更好地進行解釋，現舉出一例：硫化作用，希望能夠讓大家進一步了解。

硫化作用就是微生物對還原態的無機硫化物（比如：硫化氫、硫單質）進行氧化，從而形成硫酸及硫酸鹽的過程。這一過程必須要在有氧環境中進行，需要微生物對含硫蛋白質進行分解，然后得到含硫氨基酸，進而分解出硫化氫，再在硫化細菌的作用下形成硫酸。該過程得到的硫酸以及硫酸鹽可以被植物利用，但需注意量的投入。

三、微生物在氮素循環中的作用

氮元素也是構成生物體的必需元素，一般常見于蛋白質、氨氣、化肥等。微生物可以將空氣中的氮氣進行固定，再加工，生成有機氮化物，有機氮化物可以被植物利用，動物吃了植物后又可以在體內進行氮元素的轉化，形成蛋白質。氮元素也存在于氨氣中，一般是微生物將動植物、微生物的尸體進行分解而后可以得到刺激性的氨氣。

在不同環境中，微生物對氮元素的轉化也不同，在有氧環境下，微生物會通過硝化作用將氨氣進行氧化，從而得到硝酸、銨鹽以及硝酸鹽；在無氧環境下，微生物又會將硝酸鹽還原為氮氣，釋放到空氣中，這樣的結合模式，可以很好的保證氮循環的正常進行。

氮素循環又包括多個方面：微生物固氮、硝化作用、同化作用、反硝化作用以及氨化作用。同講解硫素循環一樣，在這一方面主要講解微生物的固氮。

微生物固氮就是微生物將分子態的氮還原為其他氮化物的過程。還原的得到的氮化物可以充當植物的肥料，被植物利用、消耗，對于農業方面有很大的幫助，現今，農民都將一些枯枝爛葉、農家肥投入土地，很起到了促進植物生長的作用。

四、微生物在磷素循環中的作用

磷元素對于生物體的生存來講也是極為必要的，一般，本身就存在于自然界中的難溶性無機磷化物難以直接被植物吸收利用，這就需要微生物來進行轉化。微生物可以將磷酸根由無效化轉為有效化，以促進植物吸收磷元素，實現磷元素在自然界的有效利用

往往磷元素會將有機物進行降解，在這個過程中就容易將其中所含有的有機磷化物降解掉，另外，有些個別的微生物具有很強的分解能力，可以很好地將有機磷化物降解，以供動植物的吸收利用。

總之，微生物在這幾種元素的循環中都占據了一定的地位，或是通過分解作用，或是通過化能合成作用來促進物質循環，無論是以哪種方式，但是不可否認的是微生物對于物質循環的重要性。

五、結語

物質循環在自然界中極為普遍，但同時也十分重要，如果想要地球生物圈正常進行就必須保證物質循環的可持續性發展。而微生物在物質循環中占有很大的地位，是物質循環的基石，為物質循環拓展可持續性發展的空間做出了巨大貢獻，促進了物質循環在全球范圍內的進行。因此，分析微生物在物質循環中的作用是極為必要的。

參考文獻

[1] 王敬國.微生物與根際中物質的循環（綜述）[J].北京農業大學學報，1993，04（4）：98-105.

[2] 劉銀銀，李峰，孫慶業，謝永宏.濕地生態系統土壤微生物研究進展[J].應用與環境生物學報，2013，03（8）：547-552.

[3] 邢鵬，胡萬婷，吳瑜凡，吳慶龍.淺水湖泊湖泛（黑水團）中的微生物生態學研究進展[J].湖泊科學，2015，04（12）：567-574.